Toda la misión Apolo 11 a la Luna duró solo ocho días. Si alguna vez queremos construir bases permanentes en la Luna, o quizá incluso en Marte o más allá, los futuros astronautas tendrán que pasar muchos más días, meses e incluso años en el espacio sin un vínculo constante con la Tierra. La cuestión es cómo obtendrían todo lo que necesitaran. Utilizar cohetes para enviar todo el equipo y los suministros necesarios para construir y mantener asentamientos de larga duración en la Luna sería enormemente costoso.
Aquí es donde la impresión 3D podría entrar en juego, permitiendo a los astronautas construir lo que su colonia lunar necesitara a partir de materias primas. Gran parte del entusiasmo por la impresión 3D en el espacio se ha centrado en utilizarla para construir edificios a partir de roca lunar. Pero mi investigación sugiere que podría ser más práctico utilizar este polvo lunar para abastecer laboratorios de fabricación en la Luna que produzcan componentes de repuesto para todo tipo de equipos.
Conocida técnicamente como fabricación aditiva, la impresión 3D comprende un conjunto sofisticado de tecnologías que pueden producir productos físicos de casi cualquier forma o complejidad geométrica a partir de diseños digitales. La tecnología ya puede fabricar objetos con una amplia gama de materiales, entre ellos metales, cerámicas y plásticos, algunos de los cuales pueden utilizarse para fabricar equipos de grado espacial.
La impresión 3D también tiene la ventaja añadida de requerir una intervención humana mínima. Basta con programarla para imprimir y esperar al producto terminado. Esto significa que incluso puede manejarse de forma remota. En teoría, se podría enviar una impresora 3D a la Luna (o a cualquier otro destino espacial) antes que una tripulación humana, y podría empezar a fabricar estructuras antes incluso de que llegaran los astronautas.
Por supuesto, existen desafíos importantes. La impresión 3D se ha desarrollado principalmente para su uso en la Tierra, y depende de ciertos niveles constantes de gravedad y temperatura para funcionar según lo previsto. Hasta ahora utiliza materiales considerablemente menos complejos que los que se encuentran en la superficie de la Luna o de Marte.
Impresión con polvo lunar
La Luna está cubierta de regolito, un material suelto y pulverulento formado a lo largo de millones de años por el bombardeo de meteoros sobre la superficie lunar. Esto ha transformado lentamente las capas superiores del lecho rocoso en un material similar al suelo, compuesto por granos de menos de unos pocos milímetros de diámetro. Aunque en teoría se podría utilizar el regolito para la fabricación aditiva, para las casas impresas en 3D o incluso para componentes más básicos, como ladrillos y cemento, sería necesario materiales adicionales procedentes de la Tierra para mezclarlos con el regolito, como aglutinantes líquidos.
Mis colegas y yo hemos estudiado formas de imprimir en 3D una serie de componentes de ingeniería utilizando únicamente regolito. Nuestra técnica consiste en utilizar un láser para convertir una cantidad muy pequeña de energía en calor, que puede fundir y unir los granos de regolito para formar una lámina delgada pero sólida del material. Repitiendo este proceso varias veces y añadiendo más capas en secuencia, podemos acabar construyendo un objeto tridimensional.
Cada capa tiene menos de 1 mm de espesor, por lo que construir estructuras grandes, como muros o refugios completos, llevaría una cantidad de tiempo poco práctica. En cambio, es mucho mejor para producir objetos más pequeños, diseñados con precisión y muy detallados, como filtros de polvo o de agua, que normalmente necesitan orificios de menos de una micra (0,001 mm). La impresión 3D sería especialmente útil para replicar componentes vitales si se dañaran o desgastaran y necesitaran reemplazo más rápido de lo que tardaría una nave de suministro en traer uno nuevo desde la Tierra.
Para averiguar cómo hacer que esta impresión 3D funcione en el espacio, hemos realizado investigaciones en profundidad tanto sobre el material como sobre los procesos, y hemos tratado de entender cómo las condiciones de la Luna probablemente los afectarían. Sin una fuente disponible de regolito real, utilizamos un material que imita su composición química y mineral general. Este se formó en condiciones muy diferentes a un bombardeo de meteoros, pero es lo bastante complejo como para que podamos estudiar su interacción con el láser y utilizar ese conocimiento para estimar cómo reaccionaría el regolito real.
Todavía necesitamos comprender mejor el material y su interacción con el proceso de impresión 3D, y diseñar soluciones técnicas innovadoras para superar cualquier limitación. En esta etapa, incluso nos resulta difícil saber qué tipo de problemas podrían surgir. Pero un buen siguiente paso sería probar la impresión 3D con regolito real. Las muestras existentes en la Tierra son muy limitadas, pero con la humanidad a punto de entrar en una nueva era de actividad lunar, quizá pronto pueda estar disponible un suministro.
